1. 引言

　　隨著城市化進(jìn)程的加速，城市規(guī)劃管理的現(xiàn)代化、智能化顯得更為緊迫，更為重要。在人口高度密集的大中城市，到處是錯(cuò)綜復(fù)雜的大街小巷、鱗次櫛比的摩天大樓、橫空飛跨的橋梁及其各種管網(wǎng)。面對(duì)如此龐大、復(fù)雜的管理系統(tǒng)，現(xiàn)行的管理方式已明顯的落后于城市化的進(jìn)程，尤其是城市交通系統(tǒng)的管理模式已不能適應(yīng)社會(huì)的迅猛發(fā)展。目前已有許多國(guó)家和城市開(kāi)始嘗試和開(kāi)發(fā)數(shù)字化城市管理系統(tǒng)，我國(guó)在杭州、深圳、廣州等城市也在這方面做了不同程度的嘗試和探討，尤其在智能化交通系統(tǒng)方面已取得了初步成果。

　　智能交通系統(tǒng)（ITS）是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了人、車(chē)、路的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到信息服務(wù)的即時(shí)性、動(dòng)態(tài)性和自動(dòng)化，從而提高交通系統(tǒng)的質(zhì)量和效率，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，減少能源消耗和對(duì)自然界的污染等方面的目的。

　　隨著各種技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能化城市交通系統(tǒng)的可行性已具備，論文正是基于現(xiàn)有技術(shù)，探討了智能化城市交通系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、所需關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)的可行性。

　　2. 智能化城市交通系統(tǒng)

　　智能化城市交通系統(tǒng)利用GIS生成城市交通動(dòng)態(tài)電子地圖，并建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息瀏覽和管理，從而為交通參與者提供實(shí)時(shí)的信息服務(wù)。設(shè)想如能將愈來(lái)愈智能化的計(jì)算機(jī)及高度發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和逐漸完備的城市電子地圖三者集成起來(lái)，并輔助以RS、GPS、傳感技術(shù)以及高靈敏度微波雷達(dá)，建立一個(gè)完善的智能系統(tǒng)，將該系統(tǒng)安裝在主要交通工具和設(shè)施上，就可逐步將駕駛員從繁重的駕駛室里解放出來(lái)，并能夠減少交通事故的發(fā)生及提高交通效率，當(dāng)然也就節(jié)省了大量人力、物力和財(cái)力。

　　2.1 智能化交通系統(tǒng)組成

　　智能化交通系統(tǒng)主要由三個(gè)方面組成，即道路的智能化、車(chē)輛的智能化和道路系統(tǒng)的智能化，詳細(xì)內(nèi)容如圖1所示。

　　其中，道路的智能化是指道路的數(shù)字化、電子化及自動(dòng)化，既建設(shè)道路傳感器設(shè)備，智能化控制系統(tǒng)、智能收費(fèi)系統(tǒng)、車(chē)輛導(dǎo)流系統(tǒng)、指揮監(jiān)管系統(tǒng)等；車(chē)輛的智能化是指給車(chē)輛 裝備先進(jìn)的智能電腦及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使其具有定位、導(dǎo)航、防撞、自動(dòng)駕駛、動(dòng)態(tài)更新地圖庫(kù)等功能；道路系統(tǒng)的智能化是指通過(guò)建設(shè)動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，需求管理智能化系統(tǒng)、智能化的信息查詢(xún)系統(tǒng)、緊急援救啟動(dòng)系統(tǒng)等，從而為交通參與者實(shí)時(shí)地提供交通信息，方便司機(jī)查看交通狀況并選擇行車(chē)路線。

　　2.2 智能化城市交通系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　在智能化城市交通系統(tǒng)中，車(chē)輛、道路和道路系統(tǒng)之間相互依靠、相互關(guān)聯(lián)，通過(guò)無(wú)線、有線網(wǎng)絡(luò)連接成一體，其體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是關(guān)鍵，它涉及到動(dòng)態(tài)電子地圖的及時(shí)更新、相關(guān)信息的獲取和傳遞，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將造成整個(gè)系統(tǒng)的滯后。道路系統(tǒng)將為智能化的車(chē)輛和道路提供信息支持，各種信息和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)量直接影響著整個(gè)體系的運(yùn)行性能。數(shù)字化、智能化道路的建設(shè)將是智能城市交通系統(tǒng)是否先進(jìn)的體現(xiàn)，尤其是道路上傳感器的性能直接影響著系統(tǒng)運(yùn)行的可行性、安全性。

　　利用各種先進(jìn)技術(shù)，建成的智能化城市交通系統(tǒng)可使交通參與者通過(guò)裝備在路上、車(chē)上、換乘車(chē)站上、停車(chē)場(chǎng)上的傳感器和傳輸設(shè)備向交通信息中心（道路系統(tǒng)）提供和獲取各種信息。同時(shí)，行駛中的車(chē)輛通過(guò)車(chē)載傳感器測(cè)定出與周?chē)?chē)輛及道路設(shè)施的距離和其它情況，車(chē)載計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，對(duì)駕駛員發(fā)出警告；并且自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以利用這些設(shè)備自動(dòng)導(dǎo)向、自動(dòng)檢測(cè)和避障。這些功能的實(shí)現(xiàn)將極大地提高交通運(yùn)行效率，降低交通堵塞和事故發(fā)生率，并為所有參與者提供一個(gè)舒適、安全的運(yùn)行環(huán)境。

　　3. 可行性探討

　　智能化城市交通系統(tǒng)是建立在完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)上的。隨著這些技術(shù)的迅猛發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能化城市交通系統(tǒng)所需的軟硬件設(shè)施已基本具備，高速高性能的智能型計(jì)算機(jī)已隨處可見(jiàn)，高的GPS產(chǎn)品也已進(jìn)入市場(chǎng)，各種網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，尤其是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和寬帶網(wǎng)技術(shù)的使用愈來(lái)愈普遍。這些技術(shù)的發(fā)展奠定了智能化交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

　　智能化城市交通系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵是建立高的城市電子地圖和多尺度的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。在GIS、RS技術(shù)的支持下，基于面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建基于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的城市交通動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，將是信息提供、交換和更新的中心，也是整個(gè)智能系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

　　下面將從智能化城市交通系統(tǒng)必需的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)來(lái)探討其實(shí)現(xiàn)的可行性。

　　3.1 城市交通動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

　　在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮到數(shù)據(jù)庫(kù)的兼容性和開(kāi)放性，并采取有效的數(shù)據(jù)更新手段，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)可靠、準(zhǔn)確地為應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)。

　　3.1.1 數(shù)據(jù)的采集及其更新

　　隨著高分辨率的衛(wèi)星遙感技術(shù)（RS）的快速發(fā)展，高的遙感數(shù)據(jù)就成為動(dòng)態(tài)電子地圖子庫(kù)及其它數(shù)據(jù)子庫(kù)建立的主要數(shù)據(jù)來(lái)源。通常，可采用ENVI、ERDAS、PHOTSHOP等圖像處理軟件對(duì)衛(wèi)片和航片進(jìn)行各種預(yù)處理，然后利用ARC/INFO、MapGIS等GIS軟件提取所需的各種信息，并生成各種電子地圖。GIS軟件的空間分析功能和系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的更新和提取具有突出的優(yōu)勢(shì)，從而使生成的電子地圖趨于智能化。

　　3.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

　　基于后關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、理論，利用現(xiàn)有的軟硬件設(shè)備，是能夠建立完善的城市交通動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的。針對(duì)智能化城市交通的數(shù)據(jù)類(lèi)型是以空間數(shù)據(jù)為主的特點(diǎn)，因此所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)是空間數(shù)據(jù)庫(kù)。采用面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型，基于Oracle9i數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)建設(shè)動(dòng)態(tài)交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)具有良好的空間數(shù)據(jù)管理功能，同時(shí)Oracle的良好性能、完全支持網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)將為交通數(shù)據(jù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸、發(fā)布提供基礎(chǔ)。

　　其中，城市交通電子地圖子庫(kù)應(yīng)提供所有國(guó)標(biāo)地形的符號(hào)、代號(hào)庫(kù)、地物地貌的繪制工具；提供所有城市構(gòu)件，如：道路、建構(gòu)筑物、管線、園林等快速繪制工具和圖庫(kù)。該電子地圖圖形定位應(yīng)靈活準(zhǔn)確，對(duì)圖形位置的定位查詢(xún)，系統(tǒng)可分別采用案卷定位，區(qū)域定位，道路定位，坐標(biāo)定位等多種模式，以方便定位查詢(xún)。

　　3.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可用于移動(dòng)終端的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成熟，移動(dòng)終端和固定終端在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)可隨時(shí)更新包括電子地圖在內(nèi)的相關(guān)信息。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指無(wú)線通信或微波通信的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是Internet與移動(dòng)通信兩種技術(shù)在信息服務(wù)方面相結(jié)合的技術(shù)。目前，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有兩類(lèi)：衛(wèi)星移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和短程移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。衛(wèi)星移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是一種通信衛(wèi)星與光纖/光纜有線互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的一種通信方式，或獨(dú)立的直接和通信相聯(lián)結(jié)的互聯(lián)網(wǎng)。但這種技術(shù)和設(shè)備開(kāi)銷(xiāo)大，現(xiàn)多為各國(guó)軍方使用。短程移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是有前途的現(xiàn)代通信技術(shù)，其具有3MC功能，即移動(dòng)的計(jì)算機(jī)計(jì)算、移動(dòng)接入和移動(dòng)通信。因此，智能化城市交通主要利用短程移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)更新信息。

　　在短程移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)，終端要相互通信，必須遵循一致的無(wú)線應(yīng)用協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，無(wú)線應(yīng)用協(xié)議WAP和藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用為廣泛的。

　　3.2.1 無(wú)線應(yīng)用協(xié)議（WAP）

　　WAP是一個(gè)為了滿(mǎn)足接入Internet-Web網(wǎng)的、性的開(kāi)放的無(wú)線通信應(yīng)用協(xié)議。它將Internet-Web網(wǎng)上的信息傳送到移動(dòng)終端，提供了一種開(kāi)放的通用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了IP與GSM（電路交換系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)的連接。WAP與GPRS（通用分組無(wú)線交換技術(shù)）技術(shù)的結(jié)合，可以大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?。同時(shí)，隨著3G技術(shù)的發(fā)展，將極大地提高圖形、圖像、語(yǔ)言等數(shù)據(jù)類(lèi)型的傳輸效率。

　　3.2.2 藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　藍(lán)牙是一項(xiàng)短程無(wú)線連接標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙技術(shù)用于替代便攜或固定電子設(shè)備上使用的電纜或連接的短距離的無(wú)線接入。該設(shè)備使用通行的2.45GHz頻段，可以實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和聲音。終端在移動(dòng)過(guò)程中，無(wú)需任何連接器和線纜，就可以形成一點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，即在該裝置周?chē)M成一個(gè)“無(wú)線微網(wǎng)”，網(wǎng)內(nèi)任何藍(lán)牙收發(fā)器都可以與該裝置互通信號(hào)。

　　因此，在城市智能化交通系統(tǒng)中，移動(dòng)終端（如車(chē)輛）和固定終端只要遵循無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，就可實(shí)現(xiàn)信息共享。現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)具備要求，故信息的共享時(shí)代已指日可待。

　　3.3 實(shí)時(shí)定位技術(shù)

　　隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，實(shí)時(shí)定位技術(shù)也日趨成熟，其也越來(lái)越高。目前，具有代表性的定位系統(tǒng)有GPS、GNS、NAVSAT、GLONASS和北斗星。其中美國(guó)GPS的通用性、歐洲伽利略定位衛(wèi)星系統(tǒng)GNS的高更具代表性。

　　GPS是一個(gè)高、全天候和性的無(wú)線電導(dǎo)航、定位和定時(shí)的多功能系統(tǒng)，只要有它的接收和處理設(shè)備，在任何地方都可以同時(shí)接收到少4顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)定量導(dǎo)航和定位的目的。其主要有全天候、覆蓋、三維定速、定時(shí)和高及快速省時(shí)高效等特點(diǎn)。正在建設(shè)的由38顆衛(wèi)星組成的GNS系統(tǒng)，其將是GPS的10倍，其與GPS的相互兼容，將極大地提高實(shí)時(shí)定位技術(shù)的功能和。

　　在智能化城市交通系統(tǒng)中，把GPS接收機(jī)所具有的功能集成到移動(dòng)終端中，即裝載車(chē)載導(dǎo)航儀，就能夠定位用戶(hù)當(dāng)前的位置，并通過(guò)與電子地圖進(jìn)行坐標(biāo)匹配，在動(dòng)態(tài)電子地圖上就可顯示用戶(hù)當(dāng)前的位置。同時(shí)用戶(hù)可以利用移動(dòng)終端的GIS軟件進(jìn)行空間分析和空間查詢(xún)，得到個(gè)性化的地理信息服務(wù)。

　　但是，在具體實(shí)施時(shí)，由于信號(hào)常被地形、地物遮擋，導(dǎo)致大大降低，甚至不能使用。為彌補(bǔ)這一不足，可以采用組合導(dǎo)航定向的方法，即集成GPS、電子羅盤(pán)和陀螺儀來(lái)實(shí)現(xiàn)定位和導(dǎo)航。目前，國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)的組合式車(chē)載導(dǎo)航儀主要有PDC和軍用車(chē)輛導(dǎo)航儀。因此，車(chē)輛智能化所需的實(shí)時(shí)定位技術(shù)已具備。

　　4. 結(jié)語(yǔ)

　　隨著科技的飛速發(fā)展，當(dāng)建立起完善的城市交通系統(tǒng)電子地圖及其數(shù)據(jù)庫(kù)，再配以智能化的計(jì)算機(jī)和高的GPS系統(tǒng)，不久我們就可以實(shí)現(xiàn)利用來(lái)電腦控制交通工具的夢(mèng)想，那時(shí)我們要做的就是通過(guò)車(chē)上的電腦終端輸入我們要去的地址，由智能電腦自己來(lái)判斷和選取要走的路線，這樣我們就可以坐在車(chē)上休息和欣賞沿途的風(fēng)景。

　　當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)這一目的，整個(gè)城市的數(shù)字化也必須到位，同時(shí)參與者的各項(xiàng)素質(zhì)也必須提高。因此，盡管技術(shù)上已具備，但智能化城市交通系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)仍是一個(gè)長(zhǎng)期、循序漸進(jìn)的過(guò)程。

參考文獻(xiàn):

[1]. GPRS datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/GPRS_1594650.html.